化工原理 蒸馏课件(精品课件).ppt

2020年7月24日
第三章 蒸馏
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3.1.1.1 相律
F=C-φ+n 组分数C=2(A，B) 相数=2(汽，液) 影响因素n=2(温度，压力) ∴ Therefore, for binary mixture, freedom of distillation process is 2.
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第三章 蒸馏
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3.1.1.2 汽液平衡的函数关系
1.利用饱和蒸汽压计算汽液平衡关系
理想溶液的汽液平衡关系符合拉乌尔定律
Raoult’ pB0 (1 x)
理想气体混和时遵循道尔顿分压定律Dolton’s
law ： P pA pB p0A x pB0 (1 x)
✓精馏。适合于待分离的混合物中各组分挥发度相 差不大且对分离要求较高的场合，应用最广泛；
✓特殊蒸馏。适合于待分离混合物中各组分的挥发 度相差很小甚至形成共沸物，普通蒸馏无法达到分 离要求的场合。主要有萃取精馏、恒沸精馏、盐熔 精馏、反应精馏及水蒸气蒸馏。
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第三章 蒸馏
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按操作流程分为：
y
p
0 A
P
x
p0A P
p pB0 p0A pB0
——露点方程
〖说明〗
✓上式表明当P一定时，温度t与汽相组成y及液相组
成x之间的关系，t～x～y。
✓露点：混合汽开始冷凝时的温度。
✓P。=f(t)关系确定：
❖实验测定，查手册；
❖安托尼经验公式计算：
lg p A B tC
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第三章 蒸馏
✓ 减压蒸馏。（真空蒸馏）适用于常压下沸点较高 或热敏性物质，可降低其沸点。
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第三章 蒸馏
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按待分离混合物的组分数分为： ✓ 两组分精馏。计算简单。常以此精馏原理为计算
基础，然后引申到多组分精馏计算中。 ✓ 多组分精馏。工业上常见。 本章重点讨论常压两组分连续精馏过程的原理和计
第三章 蒸馏Distillation
3.0 概述 3.1 两组分溶液的汽液平衡 3.2 平衡蒸馏与简单蒸馏 3.3 精馏原理和流程 3.4 两组分连续精馏的计算 3.5 间歇精馏 3.6 特殊精馏 本章总结－联系图 工程案例
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第三章 蒸馏
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3.0 概述
蒸馏是分离液体混合物的典型 单元操作。
1.蒸馏分离的依据 将液体混合物部分气化，利用
大量A+少量B
其中各组分挥发度不同的特性
而达到分离目的的单元操作。
A+B
这种分离操作是通过液相和气
相间的质量传递来实现的。例 如：加热甲醇(沸点64.7℃)和乙
少量A+大量B
醇(沸点78.3℃)混合液的过程。
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将沸点低的组分称为易挥 发组分或轻组分light component ，用A表示。
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2.用相对挥发度表示的汽液平衡关系
①挥发度v
挥发度: 是该物质挥发难易程度的标志。
纯 液 体 ：v A pA；vB pB
溶 液 ： A
pA x
,
B
pB 1 x
理 想 溶 液 ： A
pA x
pA x x
p
A
B
pB 1 x
pB (1 x) 1 x
pB
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x
P pB0 p0A pB0
——泡点方程
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x
P pB0 p0A pB0
〖说明〗
✓因p。=f(t)，所以，上式表明当P一定时，温度t与
液相组成x之间的关系，t～x。
✓泡点：混合液开始沸腾时的温度。
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pA Py pA x
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y x 1 ( 1)x
〖说明〗
✓温度对相对挥发度的影响：t↑，α↓
将沸点高的组分称为难挥 发组分或重组分heavy component ，用B表示。
则混合液：A+B
大量A+少量B
A+B 少量A+大量B
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2、蒸馏过程的分类
按蒸馏方式分为：
✓ 平衡蒸馏和简单蒸馏。多用于待分离混合物中各 组分挥发度相差较大而对分离要求不高的场合，是 最简单的蒸馏；
✓间歇蒸馏。又称分批蒸馏，属于非稳态操作，主 要适用于小规模及某些有特殊要求的场合；
✓连续蒸馏。属于稳态操作，是工业生产中最常用 的蒸馏方式，用于大规模生产的场合。
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按操作压力分为：
✓ 加压蒸馏。适用于常压下为气态（如空气）或常 压下沸点接近室温的混合物；
✓ 常压蒸馏。适用于常压下沸点在1500C左右的混 合物；
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F=2 〖说明〗 ✓对两组分汽液平衡物系而言，温度t、压力P、汽 相组成y、液相组成x四个参数中，任意确定其中2个 变量，其余的2个变量随之确定，两组分汽液平衡物 系的状态便确定了。
✓一定压力下:液相（汽相）组成x (y)与温度t存在一 一对应关系；
✓气液组成之间x~y存在一一对应关系
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②相对挥发度α Relative volatility
相对挥发度：易挥发组分的挥发度与难挥发组分
的挥发度之比。
pA
A x pA(1 x)
B
pB
pB x
1 x
理想物系： Py(1 x) y(1 x)
P(1 y)x (1 y)x
y x
——汽液平衡方程
1 ( 1)x
算。
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3.蒸馏分离的特点
✓直接获取几乎纯态的产品。而吸收、萃取等操作 的产品为混合物。 ✓应用范围广。可分离液体混合物，气体混合物、 固体混合物。 ✓能耗高。气化、冷凝需消耗大量的能量。加压、 减压，将消耗额外的能量。
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3.1 两组分溶液的气液平衡
3.1.1 两组分理想物系的汽液关系 理想物系是指符合以下条件的物系：
✓液相为理想溶液，遵循拉乌尔定律； ✓汽相为理想气体，遵循道尔顿分压定律，当总压 不太高(<104kPa)时汽相可视为理想气体。
理想溶液的特点：
✓fAA=fBB=fAB：相同与相异分子间的作用力相等。 ✓ΔV混和=0， ΔH混和=0 ：混和前后体积和焓不变， 即所形成的溶液无容积效应和热效应。